Механика грунтов

МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ ІНСТИТУТ

ДЕРЖАВНОГО ВИЩОГО НАВЧАЛЬНОГО ЗАКЛАДУ

«ДОНЕЦЬКИЙ  НАЦІОНАЛБНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСІТЕТ» 
 
 
 
 
 
 

                        Кафедра «Б та ЕАД» 
 
 
 
 
 
 

     КОНТРОЛЬНЕ  ІНДІВІДУАЛЬНЕ  ЗАВДАННЯ 

з дисципліни «ІНЖЕНЕРНА ГЕОЛОГІЯ І ОСНОВИ МЕХАНІКИ ГРУНТІВ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Виконав: студент

      Мітасов Д.О.

      Перевірив :доц.

      Дирда Н.П. 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                    ГОРЛІВКА 2010 

Содержание 
 

Вопроси:                                                                                                                            с

1.Тектонические явления................................................................................................3

2. Метаморфические горные породы...........................................................................17

3. Фильтрация и методы ее определения....................................................................28

4. Сопротивление  горных пород и грунтов сдвигу. Условия Мора-Кулона...........35

5.Критическая нагрузка по условию обеспечения устойчмвости основания сооружений....................................................................................................................41

Литература......................................................................................................................47 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                                                                                                                                                                            Вопросы:              

1. Тектонические явления 

Ответ:  Тектонические явления - явления, происходящие при смещениях земной коры. напр. землетрясения. Тектонические движения, обладая диахронным циклическим (синусоидальным) типом периодичности, благодаря астрономическим причинам скользят с запада на восток и проявляются асинхронно и регионально-синхронно. Проходя через материки и океаны, они создают колебания уровня Мирового океана и притока вещества в биосферу. Однако тектонические движения при наложении на колебания уровня океанов затушевывают их глобальное синхронное выражение, и они проявляются в виде трансгрессий и регрессий регионально-синхронно, хотя и на огромных территориях. Все местные тектонические явления, воздействуя на биосферу, суммируются ее подвижными оболочками и имеют глобальные последствия. Тектонические движения, ответственные за соотношение на поверхности нашей планеты суши и моря и поставку в биосферу вещества литосферы, работают по космическому расписанию. Они осуществляют внешние воздействия на биосферу. Чтобы ответить на вопрос, как реагировала биосфера на эти воздействия, необходимо восстановить историю развития биосферы, которая записана в земных недрах.

       ТЕКТОНИКА - от греческого tektonike - строительное искусство. В геологии тектоника рассматривает тектонические процессы, под действием которых различные участки земной коры в определенный исторический промежуток времени приобретают различный облик или строение, т.е. происходит перестройка литосферы.

Тектонические процессы объединяют такие понятия  как тектонические напряжения и  тектонические движения.

Тектонические напряжения - это суммарная и векторная величина эндогенных сил на единицу объема. Величина эндогенных сил слагается из целого ряда разнообразных сил, действующих в разных направлениях. Это силы гравитации, движения тепловых потоков, силы связанные с изменением объема и т.д. вплоть до сил сцепления и разрушения между отдельными зернами минералов в породе. Действие части из них взаимно гасятся (уравновешиваются), а другой части наоборот усиливаются по какому-то вектору. Вот они и создают тектонические напряжения в блоках пород Земной коры и образуют области сжатия и растяжения. Вследствие этого, нарушается равновесие и начинается движение блоков земной коры друг относительно друга - происходят тектонические движения. При этом горные породы могут претерпеть смятие, разрыв; происходит их воздымание или опускание. Изменяется рельеф земной поверхности - возникают горы или впадины.

Кроме эндогенных сил, предполагается влияние  космических на глобальные тектонические  события. По каким признакам рассматривают  типы тектонических движений?

1. По  направлению движения - вертикальные  или радиальные и горизонтальные, или тангенциальные.

2. По  интенсивности воздействия - колебательные  и деформационные.

3. По  глубине и масштабу (или области  их проявления):

поверхностные, связанные с процессами в осадочном чехле;

коровые, охватывающие земную кору,

глубинные, обусловленные процессами в верхней  мантии.

4. По  времени проявления - современные,  неотектонические (неоген - четвертичный  периоды), тектонические движения  прошлых геологических эпох.

Часто перечисленные признаки в разной степени проявляются совместно. Поэтому мы рассмотрим тектонические  движения на примере колебательных  и деформационных и как с ними сопрягаются другие перечисленные  признаки. Колебательные движения - это движения, у которых, во-первых, направление движения вертикальное, во-вторых направление движения периодически сменяется (т.е. при колебательных движениях один и тот же блок земной коры испытывает попеременно опускание или подъем). Колебательные движения происходили во все геологические этапы развития земной коры и происходят и сейчас. Современные колебательные движения - это медленное воздымание или опускание отдельных блоков с разными скоростями и величиной перемещений. Наибольшее поднятие установлено на Аляске. Здесь на горе, на высоте 1500 м, обнаружены раковины современных моллюсков. Изучение таких движений проводится с помощью повторного нивелирования по одним и тем же профилям. Это дает возможность определить скорость движения данного участка.

Колебательные движения в геологическом прошлом.

Признаками  таких движений являются:

литолого-фациальные изменения осадочного разреза,

мощность  отложений,

стратиграфические несогласия.

Рассмотрим, как по этим признакам можно определить такие движения.

1. При  опускании участка (или трансгрессии моря) происходит смена фациальных условий и в разрезе это фиксируется сменой грубообломочных осадков на мелкообломочные морские. В том случае, когда участок воздымается (происходит регрессия моря) в стратиграфическом разрезе породы глубоководных морских фаций сменяются мелководными и грубообломочными. Таким образом, по изменению литолого-фациального состава можно определить направление колебательных движений.

2. Амплитуду  тектонических движений или величину  прогибания отражает мощность отложений, накопившихся в геологический отрезок времени. При этом исходят из представления, что прогибание дна бассейна компенсировалось накоплением в нем осадков.

3. При  длительном погружении осадочные  толщи разного возраста формируются  последовательно друг на друге, имея общие или близкие элементы залегания. В этом случае говорят о согласном залегании толщ.                                                         Если поверхность морского дна при последующем воздымании становится сушей, то она начинает разрушаться и наступает перерыв в осадконакоплении. При этом образуется поверхность разрушения или размыва. Если через какой-то период времени на этом участке начнется новое опускание, то на поверхности размыва начнут накапливаться новые отложения, залегание которых будет отличаться от залегания нижележащих толщ. В этом случае говорят о несогласном залегании разновозрастных толщ, а поверхность размыва - поверхностью несогласия. Различают несколько типов несогласий.

1-Параллельное, когда между пачками пород проходит поверхность размыва, а углы наклона залегания слоев не меняются.

2-Угловое  несогласие возникает тогда, когда  на поверхности размыва накапливаются  пачки пород, у которых углы  наклона слоев отличаются от  элементов залегания пород до  поверхности размыва.

Уже из перечисленных признаков можно  представить, какие методы анализа  необходимо применить для реконструкции  колебательных тектонических движений. Эти методы следующие:

1. Стратиграфических  разрезов 3. Анализ мощностей отложений

2. Фациальный  анализ 4. Анализ перерывов и несогласий

Все эти  методы применяются совместно, т.е. исследования проводят комплексно. В  результате таких исследований определяют палеотектоническую обстановку в тот  или иной период времени осадконакопления. Но в таком виде мы рассмотрели идеальную схему развития, когда направленность процесса не нарушена и не подверглась изменению под влиянием других тектонических движений, объединяемых в деформационные.

Деформационные  тектонические движения - это такие  движения блоков Земной коры, в результате которых нарушаются условия первичного залегания слоев, их смещение относительно друг друга, т.е. происходит их деформация или тектоническое нарушение. Наиболее наглядно они проявляются в слоистых толщах. Поэтому предварительно рассмотрим слой и его элементы.

Слой  или пласт - это плитообразное  тело, ограниченное близ параллельными  поверхностями, у которого длина  в несколько раз превышает  мощность. У слоя выделяют: кровлю, подошву  и мощность. Кроме того, каждый слой занимает какое-то положение в пространстве. Это положение определяют элементы залегания его поверхностей: простирание и падение. Иначе еще можно сказать, что это положение в плане и разрезе. Для наклонных слоев - простирание пласта - это его протяженность на горизонтальной плоскости. Отсюда - линия простирания пласта - это линия его пересечения с горизонтальной плоскостью.

Линия, лежащая в плоскости пласта и  перпендикулярная линии простирания  называется линией падения пласта. Их положение относительно стран  света измеряют в углах относительно северного меридиана и называют азимутами простирания и падения. Кроме этих элементов определяют угол падения, который образуется линией падения и горизонтальной плоскостью. Все эти элементы определяются с помощью горного компаса.

Перейдем  теперь к рассмотрению тектонических деформаций. Все они подразделяются на: упругие, пластические и хрупкие (разрывные).

Упругие деформации - это такие воздействия  тектонических сил, при которых  сохраняется способность восстанавливать  первоначальную форму телом, после прекращения действия на него какой-либо нагрузки. (Пример пружины). Упругие свойства сохраняются до определенной величины воздействия, которую называют пределом упругости. При достижении предела упругости тело теряет способность восстанавливать первоначальную форму. Происходят пластические деформации, в результате которых в пластах пород возникает новая форма, но сохраняется их сплошность.

Упругие и пластические деформации происходят до тех пор, пока не будет пройден  предел прочности пород, после чего происходит их разрушение или хрупкие деформации.

Каждый  из указанных типов деформаций зависит  от величины и длительности действия тектонических напряжений и от физико-механических свойств горных пород. В таких  породах как аргиллиты и алевролиты (глинистые), в некоторых метаморфических породах (гнейсы, серпентиниты) чаще проявляются пластические деформации, тогда как песчаники, граниты и др. больше подвержены хрупким деформациям. В природе часто эти деформации встречаются совместно.

В результате сжатия и пластических деформаций в толще пород слои изгибаются и образуют складки, и такие нарушения первичного залегания слоев называют складчатыми или пликативными нарушениями.